CH706642B1 - Optoelectronic instrument for measuring the movement of moving parts of a mechanical watch caliber as well as the measuring method. - Google Patents

Optoelectronic instrument for measuring the movement of moving parts of a mechanical watch caliber as well as the measuring method. Download PDF

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CH706642B1
CH706642B1 CH00884/12A CH8842012A CH706642B1 CH 706642 B1 CH706642 B1 CH 706642B1 CH 00884/12 A CH00884/12 A CH 00884/12A CH 8842012 A CH8842012 A CH 8842012A CH 706642 B1 CH706642 B1 CH 706642B1
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Solignac Dominique
Yamahata Christophe
Ciressan Cristian-Raul
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Icoflex Sàrl
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    • G04D7/00—Measuring, counting, calibrating, testing or regulating apparatus
    • G04D7/12—Timing devices for clocks or watches for comparing the rate of the oscillating member with a standard
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Abstract

L’invention concerne un instrument optoélectronique permettant de mesurer le déplacement d’éléments mobiles (5) ou de parties d’éléments mobiles (5) d’un objet comme un calibre de montre mécanique, ledit instrument comprenant au moins un réseau de capteurs optiques (2), une lentille optique (3), ainsi qu’une source lumineuse (4) générant un faisceau lumineux, ledit instrument comprenant de plus une électronique de mesure ayant au moins un microcontrôleur et un oscillateur de précision (12) pour la base de temps dont l’incertitude sur la seconde mesurée est au maximum de 10 µs. L’invention concerne également l’utilisation de l’instrument optoélectronique et une méthode de mesure instantanée au moyen dudit instrument optoélectronique.The invention relates to an optoelectronic instrument for measuring the displacement of moving elements (5) or parts of moving parts (5) of an object such as a mechanical watch caliber, said instrument comprising at least one optical sensor array. (2), an optical lens (3), and a light source (4) generating a light beam, said instrument further comprising a measurement electronics having at least one microcontroller and a precision oscillator (12) for the base of which the uncertainty on the second measured is at most 10 μs. The invention also relates to the use of the optoelectronic instrument and an instantaneous measurement method by means of said optoelectronic instrument.

Description

DescriptionDescription

Domaine de l’invention [0001] La présente invention décrit un instrument optoélectronique permettant la mesure, à haute cadence et en temps réel de déplacements dans un plan des parties mobiles d’un objet, par exemple d’un calibre de montre mécanique.Field of the Invention [0001] The present invention describes an optoelectronic instrument for measuring, at a high rate and in real time, displacements in a plane of moving parts of an object, for example a mechanical watch caliber.

[0002] La présente invention concerne un instrument optoélectronique tel que défini dans les revendications indépendantes 1 et 2 de la présente demande.The present invention relates to an optoelectronic instrument as defined in the independent claims 1 and 2 of the present application.

[0003] La présente invention concerne également l’utilisation d’un instrument tel que défini dans les revendications pour déterminer la marche diurne du calibre d’une montre.The present invention also relates to the use of an instrument as defined in the claims for determining the diurnal movement of the caliber of a watch.

[0004] La présente invention concerne de plus la méthode pour réaliser la mesure du mouvement en temps réel d’éléments ou de parties d’éléments mobiles qui composent l’objet soumis à la mesure, par exemple un calibre de montre mécanique.The present invention further relates to the method for realizing the measurement of real-time movement of elements or parts of moving elements that make up the object subjected to the measurement, for example a mechanical watch caliber.

[0005] Elle concerne de plus, la méthode de détection du passage d’un élément mobile de l’objet soumis à la mesure, dans le cas de la montre mécanique comme par exemple l’aiguille des secondes afin de déterminer la précision et la stabilité de l’échelle de temps affiché par le calibre par rapport à une base de temps étalon fournie par exemple par une horloge atomique.It also relates to the method of detecting the passage of a movable element of the object subjected to measurement, in the case of the mechanical watch such as the seconds hand to determine the accuracy and stability of the time scale displayed by the caliber with respect to a standard time base provided for example by an atomic clock.

Etat de la technique [0006] Un calibre de montre mécanique est un système micromécanique complexe, difficile à assembler, à régler précisément et à en contrôler les performances et la stabilité. Le régulateur est l’organe clé donnant la précision d’une montre et régulant l’énergie fournie par le ressort du barillet. Il est constitué du système d’échappement, d’une part, et de l’oscillateur formé par le couple balancier-spiral, d’autre part. En général, le balancier est formé d’un élément annulaire dénommé serge, fixé en son centre par l’intermédiaire de bras, à un ressort dénommé spiral. Le balancier oscille dans son plan autour de son axe de rotation dans un mouvement de va-et-vient variant typiquement entre plus 300 degrés et moins 300 degrés.STATE OF THE ART [0006] A mechanical watch caliber is a complex micromechanical system that is difficult to assemble, to precisely adjust and to control its performance and stability. The regulator is the key organ giving the precision of a watch and regulating the energy provided by the spring of the barrel. It consists of the exhaust system, on the one hand, and the oscillator formed by the sprung-balance pair, on the other hand. In general, the balance is formed of an annular element called serge, fixed at its center by means of arms, to a so-called spring spiral. The pendulum oscillates in its plane about its axis of rotation in a back-and-forth movement typically varying between plus 300 degrees and minus 300 degrees.

[0007] Le réglage et le contrôle du calibre nécessite la mesure de 2 paramètres principaux de l’organe de régulation. Le premier paramètre est la mesure très précise de la fréquence d’oscillation du balancier pour en déterminer la marche instantanée. Le deuxième paramètre est le suivi de l’élongation du balancier pour en connaître les positions angulaires extrêmes (amplitude en mode entretenu). A partir de ces 2 paramètres, il est possible d’évaluer notamment la variation de la période en fonction de l’amplitude du balancier, appelée défaut d’isochronisme. L’enregistrement de ces 2 paramètres sur une période prolongée (de quelques minutes à plusieurs jours) permet également d’observer d’éventuels défauts cycliques au niveau des engrenages. A partir de ces 2 paramètres, il est également possible de caractériser le couple balancier-spiral en mode libre (élongation instantanée d’un oscillateur harmonique amorti) pour en extraire le facteur de qualité. Pour les différentes étapes de montage, réglage et contrôle des performances du calibre, il est nécessaire que l’horloger puisse visualiser ces 2 paramètres en temps réel, de manière complète et précise, sur un mouvement partiellement assemblé (sans ancre par exemple), complet, emboité ou non, avec des serges de formes diverses indépendamment du nombre et de la forme des bras.The adjustment and control of the caliber requires the measurement of 2 main parameters of the regulating member. The first parameter is the very precise measurement of the oscillation frequency of the pendulum to determine the instantaneous movement. The second parameter is the tracking of the pendulum elongation to know the extreme angular positions (amplitude in maintained mode). From these two parameters, it is possible to evaluate in particular the variation of the period as a function of the amplitude of the balance, called isochronism defect. Recording these 2 parameters over a long period of time (from a few minutes to several days) also makes it possible to observe possible cyclic defects in the gears. From these two parameters, it is also possible to characterize the sprung-balance pair in free mode (instantaneous elongation of a damped harmonic oscillator) to extract the quality factor. For the different stages of assembly, adjustment and control of the performances of the caliber, it is necessary that the watchmaker can visualize these 2 parameters in real time, in a complete and precise way, on a partially assembled movement (without anchor for example), complete , nested or not, with serges of various forms regardless of the number and shape of the arms.

[0008] Une autre manière de contrôler la marche du calibre, consiste à détecter le passage de l'aiguille des secondes côté cadran sur un point fixe, dans une base de temps précise et d’en déduire l’avance ou le retard à chaque passage de cette aiguille. Il s’agit d’une mesure par différenciation d’état (par opposition à la mesure instantanée).Another way of controlling the progress of the caliber is to detect the passage of the seconds hand on the dial side on a fixed point, in a precise time base and to deduce the advance or the delay at each passage of this needle. It is a measure of state differentiation (as opposed to instantaneous measure).

[0009] De nombreux chronocomparateurs optiques et acoustiques existent mais aucun ne remplit toutes ces conditions et toutes ces fonctionnalités.Many optical and acoustic chronocomparators exist but none fulfills all these conditions and all these features.

[0010] Le vidéobalisomètre [Messner et al., «Un nouvel équipement de mesures de l’organe réglant pour la montre mécanique», Congrès International de Chronométrie, Colombier, (26-27 septembre 2007), p. 45-51] est un appareil de mesure dynamique de la position angulaire du balancier basé sur l’utilisation d’une caméra industrielle à haute fréquence. Pour la mesure de l’amplitude et de la marche, la caméra est positionnée de manière à pouvoir observer l’ensemble du balancier et mesure la rotation de points de repères pris sur la serge tels que les masselottes ou vis par rapport au centre de rotation pris comme référence fixe. Cette méthode nécessite l’acquisition de beaucoup d’informations et la caractérisation du mouvement en temps réel n’est traitée que de manière partielle. De plus, les balanciers n’ayant pas de point de repère sur la serge ou si le centre de rotation n’est pas visible ne peuvent pas être traités par cette méthode.The videomassometer [Messner et al., "A new measuring equipment of the regulating organ for the mechanical watch", International Congress of Chronometry, Colombier, (26-27 September 2007), p. 45-51] is a dynamic measuring device for the pendulum angular position based on the use of a high frequency industrial camera. For the measurement of the amplitude and the gait, the camera is positioned so as to be able to observe the whole of the balance and measures the rotation of reference points taken on the serge such as the weights or screws relative to the center of rotation taken as a fixed reference. This method requires the acquisition of a lot of information and the characterization of the movement in real time is treated only partially. In addition, rockers with no reference point on the serge or if the center of rotation is not visible can not be processed by this method.

[0011] Un autre système dénommé microbalisomètre [Théorie d’horlogerie, Charles-André Reymondin et al. (1998) p. 91] utilise un rayon lumineux pour détecter à l’aide d’une cellule photo-électrique le passage de points de repères gravés sur la serge. Cette technique nécessite la gravure de stries positionnées précisément sur la serge. Les stries dévient le faisceau lumineux qui est détecté par la cellule. Dans cette méthode, le positionnement précis des stries est peu aisé et la gravure modifie le comportement du balancier. Souvent, le marquage n’est pas souhaité pour des pièces destinées à la vente.Another system called microbalisometer [Horological theory, Charles-André Reymondin et al. (1998) p. 91] uses a light ray to detect, using a photocell, the passage of landmarks engraved on the serge. This technique requires the etching of striations positioned precisely on the serge. The streaks deflect the light beam that is detected by the cell. In this method, the precise positioning of the streaks is not easy and the engraving modifies the behavior of the pendulum. Often, the marking is not desired for parts intended for sale.

[0012] Un autre exemple proposé par Wust [«Fotoelektrische Messung von Periodendauer und Schwingungsweite der Unruh einer Armbanduhr», Feinwerktechnik & Messtechnik 85, (1977) p. 196-199] et repris dans le WatchTest Mechanics [Théorie d’horlogerie, Charles-André Reymondin et al. (1998) p. 92] utilise un rayon lumineux pour détecter le passage des bras du balancier. Dans ce cas, la forme des bras ou de la serge peut rendre difficile l’emploi de cette technique. De plus, dans le cas où le balancier n’a que 2 bras ou lorsque l’amplitude est faible, la méthode n’est pas utilisable.[0012] Another example proposed by Wust ["Fotoelektrische Messung von Periodendauer und Schwingungsweite der Unruh einer Armbanduhr", Feinwerktechnik & Messtechnik 85, (1977) p. 196-199] and included in the WatchTest Mechanics [Theorie d'horlogerie, Charles-André Reymondin et al. (1998) p. 92] uses a light beam to detect the passage of the arms of the pendulum. In this case, the shape of the arms or the serge can make the use of this technique difficult. In addition, in the case where the balance has only 2 arms or when the amplitude is small, the method is not usable.

[0013] Une autre technique de mesure de la vitesse d’éléments mobiles basée sur le principe de l’effet Doppler et appelé Self Mixing Effect Velocity (SMEV) [ARCoptix SA, http://www.arcoptix.com] permet la caractérisation de calibre de montre. Cette méthode ne donne cependant pas des mesures de vitesses de mouvement inférieures à 10 mm/sec et les mesures à travers une glace saphir pour les mouvements emboîtés sont difficiles.Another technique for measuring the speed of moving elements based on the principle of the Doppler effect and called Self-Mixing Velocity Effect (SMEV) [ARCoptix SA, http://www.arcoptix.com] allows the characterization caliber watch. This method, however, does not give velocity measurements of less than 10 mm / sec and measurements through a sapphire crystal for nested movements are difficult.

[0014] Une technique acoustique [CH 596 600, Jucker et al. (1978); Demandeur: Portescap] est utilisée pour la mesure de la marche, du repère, et de l’amplitude du balancier et se base sur les bruits acoustiques qui sont produits lors des différents chocs de l’échappement. La mesure de l’amplitude est dérivée d’un paramètre géométrique dénommé angle de levée qui varie d’un calibre à l’autre et d’une amplitude donnée à l’autre. L’amplitude ainsi déduite n’est connue que de manière approximative. De plus, cette technique n’est utilisable que pour les échappements à ancre Suisse et pour des mouvements entretenus sur des calibres répertoriés.An acoustic technique [CH 596,600, Jucker et al. (1978); Applicant: Portescap] is used to measure the gait, benchmark, and amplitude of the pendulum and is based on the acoustic noises that are produced during the various shocks of the exhaust. The measurement of the amplitude is derived from a geometric parameter called lifting angle which varies from one caliber to another and from one amplitude to the other. The amplitude thus deduced is known only in an approximate manner. In addition, this technique can only be used for Swiss anchor escapements and for movements maintained on calibrated gauges.

[0015] Dans un équipement du COSC [Contrôle officiel Suisse des Chronomètres, (CH): «Les méthodes de mesure du COSC»] dont le principe de mesure est repris dans le brevet [EP 2 458 458, Conus et al. (2012); Demandeur: The Swatch Group Research and Development Ltd], la mesure de la marche de la montre mécanique est réalisée côté cadran, à l’aide d’une caméra haute résolution avec une base de temps précise afin de visualiser la position de l’aiguille des secondes à des moments variables. La marche diurne est mesurée selon la norme ISO 3159 en prenant deux images haute résolution de l’entier du calibre. La première image est prise à un temps t1 et la deuxième à un temps t1+24 heures précisément. La déviation de la position de l’aiguille des secondes dans la deuxième image par rapport à sa position dans l’image 1 correspond à la marche diurne en secondes par jour. Ce type de mesure est précis si le contraste entre le cadran et l’aiguille est suffisant. Pour cela, le COSC utilise une aiguille noire et un cadran blanc disposant de points de repère qui sont spécialement montés sur le calibre de montre pour les mesures et pour permettre le repérage de l’aiguille sur le cadran. Contrairement aux autres méthodes (mesure instantanée de la marche à l’aide d’un chronocomparateur) la mesure par différenciation d’états intègre le comportement du mouvement sur une période prolongée mais ne permet donc pas d’observer les fluctuations/variations de la marche instantanée (ces variations pouvant se compenser sur un cycle de 24 heures).In a COSC equipment [Swiss Official Control Chronometers, (CH): "COSC measuring methods"] whose principle of measurement is incorporated in the patent [EP 2 458 458, Conus et al. (2012); Applicant: The Swatch Group Research and Development Ltd.], the measurement of the mechanical watch is performed on the dial side, using a high resolution camera with a precise time base to visualize the position of the needle seconds at varying times. Daytime running is measured according to ISO 3159 by taking two high-resolution images of the entire caliber. The first image is taken at a time t1 and the second at a time t1 + 24 hours precisely. The deviation of the position of the second hand in the second image from its position in the image 1 corresponds to the diurnal step in seconds per day. This type of measurement is accurate if the contrast between the dial and the needle is sufficient. For this purpose, the COSC uses a black needle and a white dial with cue points that are specially mounted on the watch caliber for measurements and for locating the needle on the dial. Unlike other methods (instantaneous measurement of walking with a chronocomparator) the measurement by state differentiation integrates the behavior of the movement over a prolonged period but does not allow to observe the fluctuations / variations of the gait instantaneous (these variations being able to be compensated on a cycle of 24 hours).

Buts de l’invention [0016] Un premier but de l’invention est de proposer un dispositif optique permettant de suivre précisément les 2 paramètres importants lors du montage, du réglage et du contrôle que sont la marche instantanée au travers de la fréquence d’oscillation du balancier ou la marche diurne par la détection du passage de l’aiguille des secondes côté cadran et le suivi de l’élongation du balancier pour en déduire l’amplitude, ainsi que le facteur qualité du couple balancier-spiral.OBJECTS OF THE INVENTION [0016] A first object of the invention is to propose an optical device making it possible to precisely follow the 2 important parameters during the assembly, the adjustment and the control that are the instantaneous step through the frequency of oscillation of the pendulum or the diurnal walk by detecting the passage of the seconds hand on the dial side and the follow-up of the pendulum elongation to deduce the amplitude, as well as the quality factor of the sprung-balance pair.

[0017] Un deuxième but de l’invention est de mesurer ces paramètres sur un calibre complet ou partiel, emboîté ou non, et éventuellement au travers d’un verre minéral ou saphir.A second object of the invention is to measure these parameters on a full or partial caliber, nested or not, and possibly through a mineral glass or sapphire.

[0018] La mesure de ces paramètres doit se faire sans contact et s’affranchir de toute modification du calibre, elle doit être indépendante de la forme ou du type du balancier, de l’aiguille des secondes ou du cadran et du type de l’échappement.The measurement of these parameters must be made without contact and overcome any modification of the caliber, it must be independent of the shape or type of the pendulum, the seconds hand or the dial and the type of l 'exhaust.

[0019] Dans un autre but de l’invention, le dispositif de mesure ne doit pas être perturbé par des éléments extérieurs comme la lumière ambiante.For another purpose of the invention, the measuring device must not be disturbed by external elements such as ambient light.

[0020] Dans un autre but de l’invention, le dispositif doit permettre de caractériser des calibres ayant des fréquences allant jusqu’à 50 Hz, soit l’échappement à balancier le plus rapide connu à ce jour, développé par Bartomeu Gomila pour la montre TimeWriter II Chronographe Bi-Fréquence 1000.[0020] For another purpose of the invention, the device must make it possible to characterize calibres having frequencies up to 50 Hz, ie the fastest swinging escapement known to date, developed by Bartomeu Gomila for the TimeWriter II Chronograph Bi-Frequency 1000 watch.

[0021 ] Dans un autre but, l’invention doit permettre la détection de mobiles rapides ou lents comme par exemple le passage de l’aiguille des secondes pour en déterminer la marche.For another purpose, the invention must allow the detection of fast moving or slow as for example the passage of the seconds hand to determine the running.

[0022] Dans un autre but, la méthode utilisée pour effectuer les caractérisations du calibre doit permettre le positionnement précis et aisé sur la zone de mesure, ci-après dénommée fenêtre de mesure et de réaliser la mesure de manière instantanée.For another purpose, the method used to perform the characterizations of the caliber must allow precise and easy positioning on the measurement zone, hereinafter referred to as measurement window and to realize the measurement instantaneously.

Description des dessins [0023] D’autres détails de l’invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, faite en référence aux dessins annexés dans lesquels:DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Further details of the invention will appear more clearly on reading the description which follows, made with reference to the appended drawings in which:

La fig. 1 est un schéma montrant une configuration de l’unité optique avec une illumination directe de type annulaire.Fig. 1 is a diagram showing a configuration of the optical unit with ring-type direct illumination.

La fig. 2 est un schéma montrant le chemin optique commun entre le rayon incident d’éclairage et l’image réfléchie de l’élément ou de la partie d’élément mobile. Le chemin optique est perpendiculaire au plan (x, y) du mouvement du mobile.Fig. 2 is a diagram showing the common optical path between the incident light beam and the reflected image of the moving element or part portion. The optical path is perpendicular to the plane (x, y) of the movement of the mobile.

La fig. 3 est une illustration 1 bit de l’algorithme de corrélation croisée permettant de déduire le sens et l’amplitude de déplacement de l’objet observé. Dans cet exemple, l’objet se déplace de +1 pixel selon l’axe x et de +2 pixels selon l’axe y.Fig. 3 is a 1-bit illustration of the cross-correlation algorithm making it possible to deduce the direction and the displacement amplitude of the observed object. In this example, the object moves a +1 pixel along the x axis and +2 pixels along the y axis.

La fig. 4 est une vue schématique du chemin optique parcouru par la lumière depuis la source lumineuse vers l’élément mobile, puis de ce point au capteur de réseau optique; ainsi que le traitement électronique de l’information reçue.Fig. 4 is a schematic view of the optical path traveled by the light from the light source to the moving element, and from this point to the optical network sensor; as well as the electronic processing of the information received.

Description de l’invention [0024] L’invention concerne notamment le domaine de l’horlogerie, et les dispositifs et méthodes permettant de caractériser les performances de marche (instantanée ou diurne), d’élongation du balancier, ainsi que la détection de défauts ou la quantification des performances des mobiles liés à l’échappement et des rouages en temps réel.DESCRIPTION OF THE INVENTION [0024] The invention particularly relates to the field of watchmaking, and the devices and methods for characterizing the running performance (instantaneous or daytime), the elongation of the balance, and the detection of defects. or quantifying the performance of mobiles related to the exhaust and real-time workings.

[0025] Bien entendu, la présente invention n’est pas limitée à ce domaine d’application mais elle peut être mise en oeuvre dans d’autres domaines pour effectuer des mesures similaires.Of course, the present invention is not limited to this field of application but it can be implemented in other areas to perform similar measurements.

[0026] L’invention comprend notamment un instrument optoélectronique composé d’une unité optique et d’une électronique de mesure qui est décrit en référence aux fig. 1 à 4 de la présente demande.The invention notably comprises an optoelectronic instrument composed of an optical unit and a measurement electronics which is described with reference to FIGS. 1 to 4 of the present application.

[0027] Dans une variante illustrée à la fig. 1, l’unité optique 1 comprend un réseau de capteurs optiques 2, au moins une lentille optique 3 et une source lumineuse 4 de type annulaire permettant d’illuminer directement ou indirectement (par exemple rétro réfléchi) le mobile 5 ou la partie mobile 5.In a variant illustrated in FIG. 1, the optical unit 1 comprises a network of optical sensors 2, at least one optical lens 3 and a light source 4 of annular type for illuminating directly or indirectly (for example retro-reflective) the mobile 5 or the mobile part 5 .

[0028] Dans une variante illustrée à la fig. 2, l’unité optique 1 de l’invention comprend un réseau de capteurs optiques 2, au moins une lentille optique 3, au moins un séparateur de faisceau 6 et une source lumineuse 7 dont le rayon incident 8 est dans le même chemin optique que l’image réfléchie 9. La lumière incidente est dirigée perpendiculairement au plan du mouvement de l’élément mobile 5 pour éviter les effets d’ombre et donc les perturbations des mesures.In a variant illustrated in FIG. 2, the optical unit 1 of the invention comprises an optical sensor array 2, at least one optical lens 3, at least one beam splitter 6 and a light source 7 whose incident ray 8 is in the same optical path as the reflected image 9. The incident light is directed perpendicularly to the plane of movement of the movable element 5 to avoid shadow effects and therefore the disturbances of the measurements.

[0029] Le rayon provenant de la source lumineuse 7 est dirigé vers le séparateur de faisceau 6 de manière à ce que le rayon d’illumination soit conduit partiellement vers le mobile cible 5. Avant d’atteindre le mobile, ce rayon passe au travers d’une lentille optique 3, alternativement de plusieurs lentilles, permettant d’adapter la distance focale et/ou le grossissement.The ray from the light source 7 is directed towards the beam splitter 6 so that the illumination ray is partially led to the target mobile 5. Before reaching the mobile, this ray passes through an optical lens 3, alternatively several lenses, to adapt the focal length and / or magnification.

[0030] Le mobile 5 ou la partie mobile 5 réfléchit le rayon incident 8 qui parcourt le même chemin en sens inverse jusqu’au séparateur de faisceau 6. Le séparateur de faisceau 6 transmet partiellement le rayon réfléchi 9 sur le réseau de capteurs optiques 2.The mobile 5 or the moving part 5 reflects the incident ray 8 which travels the same path in the opposite direction to the beam splitter 6. The beam splitter 6 partially transmits the reflected beam 9 on the optical sensor network 2 .

[0031] Dans un autre mode d’exécution, l’unité optique 1 comporte de plus un diaphragme permettant de modifier la profondeur de champ.In another embodiment, the optical unit 1 further comprises a diaphragm for changing the depth of field.

[0032] Dans un autre mode d’exécution, l’instrument optoélectronique peut comporter plusieurs unités optiques 1 pour effectuer des mesures sur plusieurs calibres de montres en parallèle, ou sur plusieurs mobiles 5.In another embodiment, the optoelectronic instrument may comprise several optical units 1 to perform measurements on several calibres of watches in parallel, or on several mobiles 5.

[0033] Le capteur optique 2 est formé de préférence d’un réseau de pixels uniformément espacés permettant de former une image. Le mouvement de translation dans le plan (1 pixel en x et 2 pixels en y dans l’exemple de la fig. 3) est déduit du flux optique des images acquises (vecteur de coordonnées (x, y) dans le repère Cartésien illustré à la fig. 3), Dans ce flux, tout ou seule une partie de l’image est en mouvement. Dans les mouvements rapides d’un rouage ou de l’échappement, il est nécessaire d’acquérir un grand nombre d’images par seconde.The optical sensor 2 is preferably formed of an array of uniformly spaced pixels for forming an image. The translational movement in the plane (1 pixel in x and 2 pixels in y in the example of Fig. 3) is deduced from the optical flux of the acquired images (coordinate vector (x, y) in the Cartesian coordinate system illustrated in In this flow, all or only part of the image is in motion. In the fast movements of a cog or exhaust, it is necessary to acquire a large number of frames per second.

[0034] Pour pouvoir afficher les résultats du mouvement instantané, l’acquisition de l’image et le traitement des informations doivent être rapides.In order to be able to display the results of the instantaneous movement, the acquisition of the image and the processing of the information must be fast.

[0035] Dans la présente invention, le nombre de pixels traités pour la mesure du mouvement ne dépasse pas de préférence 100 x 100 pixels pour permettre une acquisition et un traitement rapide des images. La taille du pixel est de minimum 100 pm2 assurant ainsi une sensibilité très élevée et donc un temps d’exposition court qui permet des fréquences d’échantillonnage élevées et évite les images floues.In the present invention, the number of pixels processed for the measurement of the motion preferably does not exceed 100 x 100 pixels to allow rapid acquisition and processing of the images. The size of the pixel is at least 100 pm2 thus ensuring a very high sensitivity and therefore a short exposure time which allows high sampling rates and avoids fuzzy images.

[0036] Alternativement, le dit pixel peut être formé d’un groupe de pixels qui pris de manière individuelle ont une taille inférieure à 100 pm2 mais traités en cluster atteignent des dimensions supérieures.Alternatively, said pixel may be formed of a group of pixels which individually taken have a size less than 100 pm2 but processed in cluster reach larger dimensions.

[0037] Le capteur optique 2 génère une image en noir et blanc avec 256 niveaux de gris (8 bits) au minimum.The optical sensor 2 generates a black and white image with 256 levels of gray (8 bits) at a minimum.

[0038] L’unité optique est caractérisée par le fait qu’elle comporte au moins une lentille ajustable permettant de faire varier le grossissement et/ou la distance focale. La distance focale est de préférence de 10 mm ou plus pour permettre la manipulation aisée du calibre de montre sous l’unité. Le grossissement est variable et peut être ajusté en fonction de la taille du mobile ou de la fenêtre de mesure choisie. Plus le grossissement augmente, plus la résolution de la mesure sera élevée. Cependant, pour une vitesse donnée de l’élément mobile observé, la fréquence d’échantillonnage doit être adaptée proportionnellement au grossissement: les images doivent être enregistrées à un taux suffisamment élevé pour que 2 images consécutives diffèrent en distance par pas plus du quart de la largeur de la matrice de pixels, soit 25 pixels pour une matrice de 100 x 100 pixels.The optical unit is characterized in that it comprises at least one adjustable lens for varying the magnification and / or the focal length. The focal length is preferably 10 mm or more to allow easy manipulation of the watch gauge under the unit. The magnification is variable and can be adjusted according to the size of the mobile or the measurement window chosen. The higher the magnification, the higher the resolution of the measurement. However, for a given speed of the observed moving element, the sampling frequency must be adapted in proportion to the magnification: the images must be recorded at a sufficiently high rate so that 2 consecutive images differ in distance by not more than a quarter of the width of the matrix of pixels, ie 25 pixels for a matrix of 100 x 100 pixels.

Claims (16)

[0039] La source lumineuse 4,7 est préférentiellement une diode électroluminescente ou un laser émettant dans le proche infrarouge (PIR). [0040] Le séparateur de faisceau 6 a préférentiellement une bande passante étroite dans le PIR qui coïncide avec celle de la source lumineuse. Il filtre ainsi les autres longueurs d’ondes: c’est de cette manière que l’on peut travailler sans être perturbé par l’éclairage ambiant. [0041] Dans la présente invention, l’électronique de mesure (voir fig. 4) est composée d’au moins un capteur optique 2, d’un microcontrôleur 11 et d’un oscillateur 12 utilisé comme base de temps intégrée à l’instrument. L’oscillateur 12 ne doit pas induire une incertitude supérieure à 10 ps sur la seconde prise comme étalon. L’erreur cumulée sur 24 heures est donc de moins d’une seconde. De manière préférentielle, l’oscillateur 12 utilisé est un quartz de précision thermo compensé avec un réglage fin de la fréquence de résonance par l’application d’une tension électrique (Quartz de type TCVCXO) dont l’erreur de la base de temps ne dépasse pas 0.1 seconde par jour. [0042] Dans un autre mode de l’invention où la base de temps doit avoir la précision d’une horloge atomique, l’oscillateur 12 utilisé est un quartz de précision qui est calibré à des intervalles de temps réguliers et rapprochés à l’aide d’une horloge atomique externe via une connexion internet ou via les signaux de satellites GPS (Global Positioning Systems). [0043] L’électronique de mesure comporte en outre un convertisseur 13 du signal analogique en signal digital. Le signal digitalisé est traité soit pour être affiché en tant qu’une image ou une vidéo (bloc 14 dans la fig. 4), soit pour le calcul par un traitement du signal selon la méthode de corrélation des images afin de calculer le mouvement de l’objet ou de la partie de l’objet dans le plan focal (bloc 15 dans la fig. 4). [0044] D’une manière préférentielle, le capteur optique possède un traitement du signal digital intégré (Digital Signal Processing ou DSP) pour le traitement des images et la détermination instantanée du mouvement relatif du mobile ou de la partie mobile dans le plan focal. [0045] La méthode de mise en oeuvre de l’instrument optoélectronique fait partie intégrante de la présente invention. [0046] Deux exemples de mise en oeuvre de la méthode sont décrits ci-dessous, une première permet de faire des mesures instantanées et une deuxième permet des mesures par comparaison de deux états séparés d’une durée de temps déterminée. [0047] Un premier exemple de la mise en œuvre de la méthode permet de réaliser des mesures instantanées pour caractériser par exemple la marche instantanée, l’élongation du balancier: Le réglage de l’optique, le positionnement sur la zone à mesurer et la mesure sont les trois étapes de la méthode. L’instrument optoélectronique permet dans la première étape d’effectuer les réglages du grossissement, de focalisation et d’ajustement de la profondeur de champ sur l’élément mobile ou une partie de cet élément. Dans une deuxième étape, on effectue le positionnement précis à l’aide d’une image ou d’une vidéo. Dans la troisième étape, le traitement par le DSP des images acquises, permet la détermination sans repère géométrique, du mouvement relatif de translation de l’élément ou d’une partie de l’élément dans le plan focal de l’unité optique. [0048] Dans un deuxième exemple de mise en œuvre de la méthode il est montré une procédure pour la mesure de la marche diurne par détection du passage de l’aiguille dans la fenêtre de mesure de la vitesse à l’aide de l’instrument optoélectronique. Dans une première étape, l’unité optique est positionnée sur le centre de rotation de l’aiguille des secondes. Le réglage de la focale est réalisé dans l’étape 1 d’aquisition des images. Dans la deuxième étape, la fenêtre de mesure est éloignée du centre de rotation de l’aiguille de manière à ce que l’aiguille passe dans la fenêtre de mesure de mouvement. Dans l’étape 3, l’instrument optoélectronique est mis en mode de traitement des images par le DSP pour le suivi en temps réel du mouvement. Lorsque l’aiguille des secondes côté cadran, pénètre dans la fenêtre de l’image, elle est détectée. Le signal obtenu correspond à la détection du déplacement de l’aiguille traversant la fenêtre de l’image. Entre deux passages de l’aiguille des secondes, un temps t, est mesuré en corrélant les deux signaux. En comparant t, au temps théorique tth rapporté à 24 heures, on obtient la marche en seconde par jour. La relation est donc: Marche (secondes/jour) = -86 400 (v-tth) /1, La marche diurne étant la somme algébrique des marches instantanées, elle peut être obtenue par la méthode décrite dans le deuxième exemple de mise en œuvre lorsque celle-ci est effectuée de manière ininterrompue sur un cycle de 24 heures. Cette méthode permet donc de mesurer la marche diurne tout en détectant les éventuelles variations circadiennes de la marche instantanée. [0049] L’invention n’est pas limitée aux exemples et modes d’exécution décrits qui le sont à titre illustratifs. Des modifications sont possible dans le cadre de la protection revendiquée notamment par l’utilisation de moyens équivalents. RevendicationsThe light source 4,7 is preferably a light emitting diode or a laser emitting in the near infrared (PIR). The beam splitter 6 preferably has a narrow bandwidth in the PIR which coincides with that of the light source. It filters the other wavelengths: this is how you can work without being disturbed by the ambient lighting. In the present invention, the measurement electronics (see FIG 4) is composed of at least one optical sensor 2, a microcontroller 11 and an oscillator 12 used as a time base integrated in the instrument. Oscillator 12 should not induce an uncertainty greater than 10 ps on the second tap as a standard. The cumulative error over 24 hours is therefore less than one second. Preferably, the oscillator 12 used is a precision quartz thermo compensated with a fine adjustment of the resonance frequency by the application of a voltage (Quartz type TCVCXO) whose time base error does not not exceed 0.1 seconds per day. In another embodiment of the invention where the time base must have the accuracy of an atomic clock, the oscillator 12 used is a precision quartz which is calibrated at regular and close time intervals to the using an external atomic clock via an internet connection or via Global Positioning Systems (GPS) satellite signals. The measurement electronics further comprises a converter 13 of the analog signal in digital signal. The digitized signal is processed either to be displayed as an image or a video (block 14 in Fig. 4), or for calculation by signal processing according to the image correlation method to calculate the motion of the image. the object or part of the object in the focal plane (block 15 in Fig. 4). Preferably, the optical sensor has an integrated digital signal processing (DSP) for image processing and instantaneous determination of the relative movement of the moving part or the mobile part in the focal plane. The method of implementation of the optoelectronic instrument forms an integral part of the present invention. Two examples of implementation of the method are described below, a first makes it possible to make instantaneous measurements and a second allows measurements by comparison of two separate states of a determined duration of time. A first example of the implementation of the method allows for instantaneous measurements to characterize for example the instantaneous walking, the elongation of the balance: the adjustment of the optics, the positioning on the area to be measured and the are the three steps of the method. In the first step, the optoelectronic instrument makes it possible to adjust the magnification, focusing and adjustment of the depth of field on the movable element or a part of this element. In a second step, the precise positioning is carried out using an image or a video. In the third step, the processing by the DSP of the acquired images, allows the determination without geometric reference, relative translational movement of the element or part of the element in the focal plane of the optical unit. In a second example of implementation of the method it is shown a procedure for measuring the daytime running by detecting the passage of the needle in the speed measuring window using the instrument. optoelectronics. In a first step, the optical unit is positioned on the center of rotation of the seconds hand. The focal length adjustment is performed in step 1 of acquiring the images. In the second step, the measurement window is moved away from the center of rotation of the needle so that the needle passes into the motion measuring window. In step 3, the optoelectronic instrument is put into image processing mode by the DSP for real-time motion tracking. When the second hand on the dial side, enters the image window, it is detected. The signal obtained corresponds to the detection of the displacement of the needle passing through the image window. Between two passes of the second hand, a time t is measured by correlating the two signals. Comparing t, the theoretical time tth reported at 24 hours, we get the walk in second per day. The relation is thus: Walk (seconds / day) = -86 400 (v-tth) / 1, The day walk is the algebraic sum of the instantaneous steps, it can be obtained by the method described in the second example of implementation when it is carried out uninterruptedly on a 24-hour cycle. This method therefore makes it possible to measure diurnal walking while detecting possible circadian variations of the instantaneous walk. The invention is not limited to the examples and embodiments described are illustrative. Modifications are possible within the framework of the claimed protection, in particular by the use of equivalent means. claims 1. Instrument optoélectronique permettant de mesurer le déplacement au cours du temps d’éléments mobiles (5) ou de parties d’éléments mobiles (5) d’un objet comme un calibre de montre mécanique, ledit instrument comprenant au moins un réseau de capteurs optiques (2), une lentille optique (3), ainsi qu’une source lumineuse (4) générant un faisceau lumineux de forme annulaire placée de manière à ce que l’illumination du mobile (5) soit homogène et que l’image renvoyée (9) traverse ledit faisceau lumineux de forme annulaire, ledit instrument comprenant de plus une électronique de mesure ayant au moins un microcontrôleur et un oscillateur de précision (12) pour la base de temps dont l’incertitude sur la seconde mesurée est au maximum de 10 ps.1. Optoelectronic instrument for measuring the displacement over time of moving elements (5) or parts of moving parts (5) of an object such as a mechanical watch caliber, said instrument comprising at least one sensor array optical (2), an optical lens (3), and a light source (4) generating an annular light beam placed so that the illumination of the mobile (5) is homogeneous and the image returned (9) passes through said annular light beam, said instrument further comprising a measurement electronics having at least one microcontroller and a precision oscillator (12) for the time base whose uncertainty on the second measured is at the maximum of 10 ps. 2. Instrument optoélectronique permettant de mesurer le déplacement au cours du temps d’éléments mobiles (5) ou de parties d’éléments mobiles (5) d’un objet comme un calibre de montre mécanique, ledit instrument comprenant au moins un réseau de capteurs optiques (2), une lentille optique (3), un séparateur de faisceau (6), ainsi qu’une source lumineuse (7) générant un faisceau lumineux placée de manière à ce que le rayon incident (8) du faisceau lumineux éclairant le mobile (5) soit dans le même axe optique que l’image renvoyée (9) de celui-ci, ledit instrument comprenant de plus une électronique de mesure ayant au moins un microcontrôleur (11) et un oscillateur de précision (12) pour la base de temps dont l’incertitude sur la seconde mesurée est au maximum de 10 ps.2. Optoelectronic instrument for measuring the displacement over time of moving elements (5) or parts of moving parts (5) of an object such as a mechanical watch caliber, said instrument comprising at least one sensor array an optical lens (3), a beam splitter (6), and a light source (7) generating a light beam placed so that the incident beam (8) of the light beam illuminates the light beam (6). mobile (5) is in the same optical axis as the returned image (9) thereof, said instrument further comprising a measurement electronics having at least one microcontroller (11) and a precision oscillator (12) for the time base whose uncertainty on the measured second is at most 10 ps. 3. Instrument selon la revendication 1 ou 2 dans lequel le réseau de capteurs optiques (2) est un réseau de pixels ou de clusters de pixels et la taille minimum d’un pixel ou d’un cluster de pixels est de 100 pm2.The instrument of claim 1 or 2 wherein the optical sensor array (2) is an array of pixels or pixel clusters and the minimum size of a pixel or cluster of pixels is 100 pm 2. 4. Instrument selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel le réseau de capteurs optiques a une taille maximum de 100 x 100 pixels.4. Instrument according to one of claims 1 to 3, wherein the optical sensor array has a maximum size of 100 x 100 pixels. 5. Instrument selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel le réseau de capteurs permet l’acquisition d’images en noir et blanc avec au moins 256 niveaux de gris.5. Instrument according to one of claims 1 to 4, wherein the sensor array allows acquisition of black and white images with at least 256 gray levels. 6. Instrument selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le réseau de capteurs optiques (2) possède un traitement du signal numérique intégré (15).Instrument according to one of the preceding claims, wherein the optical sensor array (2) has an integrated digital signal processing (15). 7. Instrument selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le réseau de capteurs optiques (2) est un capteur de déplacement optique.7. Instrument according to one of the preceding claims, wherein the optical sensor array (2) is an optical displacement sensor. 8. Instrument selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la lentille optique (3) est une lentille ou une combinaison de lentilles qui permet l’ajustement du grossissement et/ou de la distance focale.The instrument according to one of the preceding claims, wherein the optical lens (3) is a lens or a combination of lenses that allows adjustment of the magnification and / or the focal length. 9. Instrument selon l’une des revendications précédentes dans lequel le faisceau lumineux (8) illumine une surface de l’élément mobile (5) de manière perpendiculaire au plan du mouvement dudit élément mobile (5).9. Instrument according to one of the preceding claims wherein the light beam (8) illuminates a surface of the movable member (5) perpendicular to the plane of movement of said movable member (5). 10. Instrument selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le faisceau lumineux (8) illumine la surface de l’élément mobile de façon intermittente.10. Instrument according to one of the preceding claims, wherein the light beam (8) illuminates the surface of the movable member intermittently. 11. Instrument selon l’une des revendications précédentes dans lequel la source lumineuse est une diode électroluminescente ou un laser émettant dans le proche infrarouge.11. Instrument according to one of the preceding claims wherein the light source is a light emitting diode or a laser emitting in the near infrared. 12. Utilisation d’un instrument selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle l’élément mobile détecté est l’aiguille des secondes d’une montre pour déterminer la marche diurne du calibre de ladite montre.12. Use of an instrument according to one of the preceding claims, wherein the detected movable element is the seconds hand of a watch to determine the diurnal movement of the caliber of said watch. 13. Méthode de mesure instantanée pour caractériser la marche instantanée ou l’élongation du balancier d’une montre mécanique à l’aide de l’instrument optoélectronique selon l’une des revendications 1 à 11, ladite méthode comprenant au moins les étapes suivantes: dans une première étape, on effectue des réglages du grossissement, de focalisation et d’ajustement de la profondeur de champ sur l’élément mobile ou une partie de cet élément; dans une deuxième étape, on effectue le positionnement à l’aide d’une image ou d’une vidéo, et dans la troisième étape, le traitement par un dispositif de traitement du signal digital intégré ou non dans l’instrument optoélectronique des images acquises, permet la détermination sans repère géométrique, du mouvement relatif de translation de l’élément ou d’une partie de l’élément dans le plan focal de l’unité optique pour détecter des défauts d’isochronisme ou extraire un facteur de qualité.13. An instantaneous measurement method for characterizing the instantaneous gait or elongation of the balance of a mechanical watch using the optoelectronic instrument according to one of claims 1 to 11, said method comprising at least the following steps: in a first step, adjustments are made to the magnification, focusing and adjustment of the depth of field on the movable element or a part thereof; in a second step, the positioning is carried out using an image or a video, and in the third step, the processing by a digital signal processing device integrated or not in the optoelectronic instrument images acquired , allows determination without geometric reference, the relative translational movement of the element or part of the element in the focal plane of the optical unit to detect isochronism defects or extract a quality factor. 14. Méthode pour la mesure de la marche diurne d’une montre mécanique par détection du passage d’une aiguille dans une fenêtre de mesure de la vitesse à l’aide de l’instrument optoélectronique selon l’une des revendications 1 à 11, ladite méthode comprenant au moins les étapes suivantes: dans une première étape, l’unité optique est positionnée sur le centre de rotation de l’aiguille des secondes et le réglage de la focale est réalisé à l’aide d’une image ou d’une vidéo; dans une deuxième étape, la fenêtre de mesure est éloignée du centre de rotation de l’aiguille de manière à ce que l’aiguille passe dans la fenêtre de mesure de mouvement; dans une troisième étape, l’instrument optoélectronique est mis en mode de traitement des images par un dispositif de traitement du signal digital intégré ou non pour le suivi en temps réel du mouvement de sorte que lorsque l’aiguille des secondes côté cadran pénètre dans la fenêtre de l’image, elle est détectée, le signal obtenu correspondant à la détection du déplacement de l’aiguille traversant la fenêtre de l’image, entre deux passages de l’aiguille des secondes, un temps t, est mesuré en corrélant les deux signaux et en comparant t, au temps théorique tth rapporté à 24 heures, on obtient la marche en seconde par jour par la relation: Marche (secondes/jour) = -86 400 (t,—tth) /1,14. Method for measuring the diurnal gait of a mechanical watch by detecting the passage of a needle in a speed measuring window by means of the optoelectronic instrument according to one of Claims 1 to 11, said method comprising at least the following steps: in a first step, the optical unit is positioned on the center of rotation of the second hand and the adjustment of the focal length is performed using an image or a video; in a second step, the measuring window is moved away from the center of rotation of the needle so that the needle passes into the motion measuring window; in a third step, the optoelectronic instrument is put in image processing mode by a digital signal processing device integrated or not for real-time monitoring of the movement so that when the second hand dial side enters the window of the image, it is detected, the signal obtained corresponding to the detection of the displacement of the needle passing through the image window, between two passages of the second hand, a time t, is measured by correlating the two signals and comparing t, the theoretical time tth reported at 24 hours, we obtain the walk in second per day by the relation: On (seconds / day) = -86 400 (t, -tth) / 1, 15. Méthode selon la revendication 13 ou 14, dans laquelle la détermination du mouvement dans le plan focal est réalisée par le traitement en temps réel des images selon un algorithme dit par corrélation d’images.15. The method of claim 13 or 14, wherein the determination of the movement in the focal plane is performed by the real-time processing of images according to an algorithm called image correlation. 16. Méthode selon la revendication 15, dans laquelle l’algorithme de traitement des images est un algorithme par double corrélation croisée.The method of claim 15, wherein the image processing algorithm is a cross-correlated algorithm.
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